水泥膠砂抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)方法研究

水泥膠砂抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)方法研究

目前，缺乏一套試驗(yàn)方法可以快速、準(zhǔn)確地評(píng)估混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能?，F(xiàn)今混凝土中的水泥質(zhì)量有了很大的提高,對(duì)于集料及外加劑的要求也更加嚴(yán)格,但水泥混凝土抗硫酸鹽侵蝕性的標(biāo)準(zhǔn)卻基本沒變。國標(biāo)中的試驗(yàn)方法主要用于對(duì)水泥膠凝材料本身的抗硫酸鹽侵蝕性能進(jìn)行評(píng)價(jià),以水泥砂漿試件的方式進(jìn)行試驗(yàn)。由于混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能不僅與所用的水泥膠凝材料有關(guān),還與密實(shí)性等有很大的關(guān)系,因此,不同研究者根據(jù)研究目的而采用不同的試驗(yàn)方法,:就混凝土試件尺寸,有采用100mm×100mm×100mm試件的,也有采用40mm×40mm×160mm試件的;就混凝土強(qiáng)度等級(jí),有采用低強(qiáng)度的,也有采用高強(qiáng)度的;就性能評(píng)價(jià)指標(biāo),有以混凝土試件長度的變化為準(zhǔn),也有依混凝土試件強(qiáng)度或質(zhì)量的變化為準(zhǔn)。本試驗(yàn)以摻粉煤灰的膠砂試件為研究對(duì)象,對(duì)各種試驗(yàn)參數(shù)加以變化,包括膠砂試件成型壓力變化、標(biāo)準(zhǔn)砂粒徑變化及粉煤灰摻量變化,探討水泥膠砂試件抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)方法及其評(píng)價(jià)指標(biāo)。1試驗(yàn)計(jì)劃1.1模數(shù)、密度采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。水泥熟料的礦物成分及水泥的化學(xué)成分見表1和表2。采用優(yōu)質(zhì)I級(jí)粉煤灰,密度為2059kg/m3;采用的河砂細(xì)度模數(shù)為2.8,級(jí)配良好,屬于Ⅱ區(qū)中砂,松散堆積密度為1483kg/m3,緊密堆積密度為1703kg/m3,空隙率為12.94%,表觀密度為2679kg/m3,含泥量為2.49%;采用的碎石,粒徑為5～20mm,松散堆積密度為1480kg/m3,緊密堆積密度為1598kg/m3,空隙率為7.35%,表觀密度為2719kg/m3,針片狀顆粒含量2.83%,含泥量為0.54%。1.2測試方法(1)砂體抗折強(qiáng)度mm×10mm×60mm棱柱形試體,加壓成型,壓力為7.84MPa(合80kg/cm2),養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)1天,50℃水養(yǎng)護(hù)7天,28天常溫浸泡于3%硫酸鈉溶液中。砂子采用三種粒度:0.15～0.6mm的標(biāo)準(zhǔn)砂、0.6～1.18mm和0～2.36mm的實(shí)際用砂。評(píng)價(jià)指標(biāo)為抗蝕系數(shù)K,所謂抗蝕系數(shù)是指同齡期的水泥膠砂試件分別在硫酸鹽中浸泡和在20℃水中養(yǎng)護(hù)的抗折強(qiáng)度比,表示為Κ=R液R水(1)式中K為抗蝕系數(shù);R液為試件在溶液中浸泡28天抗折強(qiáng)度,kg/cm2;R水為試件在20℃水中養(yǎng)護(hù)同齡期抗折強(qiáng)度,kg/cm2。試件抗折強(qiáng)度為9塊試件的破壞荷載剔去最大值和最小值后的平均值。試件編號(hào)分類及配合比見表3。(2)砂質(zhì)量評(píng)價(jià)mm×10mm×60mm棱柱形試體,砂子采用0.15～0.6mm的標(biāo)準(zhǔn)砂,養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)1天,50℃水養(yǎng)護(hù)7天,侵蝕溶液為3%硫酸鈉溶液,評(píng)價(jià)指標(biāo)為抗蝕系數(shù)。成型壓力及溶液侵蝕天數(shù)如表4。2粉煤灰摻量對(duì)抗蝕系數(shù)的影響圖1、圖2分別是根據(jù)表3、表4得出的成型壓力及粉煤灰摻量對(duì)膠砂試件抗硫酸鹽腐蝕的試驗(yàn)結(jié)果,根據(jù)圖1可以看出:抗蝕系數(shù)隨著粉煤灰摻量增加呈線性增長,根據(jù)文獻(xiàn),可以推測試件內(nèi)部會(huì)有大量石膏晶體析出,生成的鈣礬石相對(duì)較少,對(duì)膨脹破壞起次要作用。隨著粉煤灰摻量的增加,混凝土的滲透性降低,試體內(nèi)部析出石膏晶體的量呈現(xiàn)一定的規(guī)律性,抗折系數(shù)也呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方法中抗蝕系數(shù)均大于1,試件完全沒有被硫酸鹽侵蝕的跡象,強(qiáng)度反而有所增加,沒有達(dá)到規(guī)范用于比較水泥在含有硫酸鹽類的環(huán)境水或人工配制的硫酸鹽溶液中的抗蝕性能的試驗(yàn)?zāi)康摹３尚蛪毫?時(shí),在用小刀插實(shí)50次后,砂漿表面沒有水滲出,而用千斤頂加壓7.84MPa時(shí),試模上部有部分水分滲出。加壓3.92MPa時(shí),試模上部有少量水分滲出,砂漿實(shí)際水灰比均有所減小。圖1中成型壓力為0MPa的抗蝕系數(shù)明顯小于規(guī)范的方法,同時(shí)也大于在溶液中浸泡56天、成型壓力為3.92MPa的試驗(yàn)結(jié)果。從而表明:延長試驗(yàn)齡期、改變成型壓力是可行的改進(jìn)方法。參照規(guī)范方法,所用砂的粒徑變化有三種:0.25～0.65mm的標(biāo)準(zhǔn)砂、0.60～1.18mm和0～2.36mm的實(shí)際用砂,其他試驗(yàn)參數(shù)不變,試驗(yàn)結(jié)果如圖1、圖2,從圖看出:粒徑0.25～0.65mm和0.60～1.18mm的兩種砂,抗蝕系數(shù)變化趨勢基本相同,并且標(biāo)準(zhǔn)砂的值明顯均較高,粒徑0～2.36mm用砂的抗蝕系數(shù)介于以上兩種砂之間。由試驗(yàn)結(jié)果可知,在砂的粒徑區(qū)間不重疊的情況下,在一定范圍內(nèi)增大粒徑可起到加速試驗(yàn)的目的,但砂的粒徑區(qū)間應(yīng)盡量小,才能使試驗(yàn)效果明顯。圖2,隨著粉煤灰摻量的增加,抗蝕系數(shù)總體上是向提高的趨勢變化。在硫酸鹽環(huán)境中,砂漿試件的強(qiáng)度會(huì)隨著粉煤灰摻量的增加而提高,而且在短短28天就很明顯,反應(yīng)速度有所加快?？梢酝茢嗔蛩猁}是粉煤灰火山灰反應(yīng)的促進(jìn)劑。硫酸鹽的存在將使粉煤灰火山灰反應(yīng)速度顯著提高。3膠砂試件成型數(shù)值(1)抗蝕系數(shù)隨粉煤灰摻量的增大而逐漸變大,但隨摻量的加大抗蝕系數(shù)變化逐漸變得平緩。(2)膠砂試件在成型壓力達(dá)到一定值并侵蝕較